变桨距风电机组仿真模型与控制

《变桨距风电机组仿真模型与控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第30卷第6期计算机仿真2013年6月文章编号：1006—9348(2013)06—0143—05变桨距风电机组仿真模型与控制刘平平，马昕，张贝克(北京化工大学信息科学与技术学院，北京100029)摘要：针对变桨距风力发电机组，建立了包含风、空气动力、发电机、偏航系统以及桨距系统的模型，并对变桨距风力发电机组模型设计了控制逻辑和控制回路。偏航和变桨是影响发电机组功率的主要因素，在偏航模型和控制系统中充分考虑了偏航角的解缆问题以及风向突变时风机偏转方向的算法设计；在变桨模型和控制系统中，根据叶片的气动特性，进行了仿真

2、。控制结果表明，设计的仿真模型和控制方案能够合理地展现变桨距风电机组的动态变化过程。关键词：变桨距风力发电机组仿真模型；偏航；桨距；综合控制中图分类号：TF391．9文献标识码：BSimulationModelandControlofVariablePitchWindGeneratingSetLIUPing—ping，MAXin，ZHANGBei—ke(CollegeofInformationScienceandTechnology，BeringUniversityofChemicalTechnology，Beij

3、ing100029，China)ABSTRACT：Inthispaper，modelsofwind，aerodynamic，generator，yawandpitchetc．weredevelopedforvaria-blepitchwindgeneratingset．andanintegratedcontrolprogramwagdesignedandimplemented．Yawandpitcharetwokeyfactorsforactivepoweroftheset．Algorithmsforvarieso

4、fyawanglesandtheyawdirectionswhenthedirec—tionofwindsuddenlychangedwerecomprehensivelyconsideredintheyawmodelandyawcontrolsystem．Accordingtotheaerodynamiccharacteristicsofvanes，simulationforvariesofpitchesinthepitchmodelandpitchcontrolWfl$carriedout．Thecontrol

5、resultshaveshownthatthesimulationmodelandtheprogramCanbereasonablypracticabletoreflectthedynamicprocessofthewindgeneratingset．KEYWORDS：Simulationmodelofvariablepitchwindgeneratingset；Yaw；Pitch；Integratedcontroll引言风能作为一种清洁的可持续能源，已经成为除水能以外，技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业发展前

6、景的发电方式¨1。风力发电是风能利用的主要形式，风力发电机组(以下简称风机)是将风能转化为电能的主要设备，因此有必要掌握风力发电机组的工作原理及其控制方法忙o。现今，针对风力发电机组中的桨距模型、电机模型等，已有很多建模方法。但是对发电机组中各组成部分依次进行建模研究，并整合成风电机组的整机仿真模型的研究较少。本文首先对风、发电机、偏航、空气动力、变桨等算法进行研究。风模型采用定值向量和随机向量叠加的算法，充分的表示出风的特性；发电机模型采用常用的恒速发电机算法；偏航模型主要包括偏航的方式与时机，采用离散变量与连续

7、变量混合的算法进行设计；空气动力模型采用贝兹理论风力机收稿日期：2012—09—03修回日期：2012—10—19功率算法与其它函数拟合而成；变桨模型采用统一变桨策略。在完成算法设计的基础上建立了变桨距风力发电机组的仿真模型，进而对其进行了综合控制方案的设计与实施。控制效果表明，本仿真模型和控制方案是合理与可行的。2变桨距风力发电机组模型变桨距风力发电机组中，对风机发电功率影响大的因素有偏航、并网以及桨距等。对变桨距风力发电机组所建模型主要包括风模型、发电机模型、偏航模型、空气动力模型、桨距模型等。风是风力发电的主

8、要动力，但风的多变性导致风力发电机组不能获得恒定的动力。风模型包括风速和风向。它们都选择基本值与随机值叠加。V=圪+V(1)a=a。+a，(2)式中，K和a。、K和a，分别表示风速与风向的平均值和随机值。一143—发电机模型采用恒速发电机的数学模型t="嵋等+坠)+(置+Xt2)：1S，J(3)式中，P为磁极对数，∞。表示同步角速度，s表示转差率，U表示电压